スマートシティアーキテクチャ設計と関連実証研究...

1「スマートシティアーキテクチャ設計と関係実証研究の推進」

戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第2期／ビッグデータ・AIを活用したサイバー空間基盤技術スマートシティアーキテクチャ構築

日本電気株式会社、アクセンチュア株式会社、鹿島建設株式会社、株式会社日立製作所、国立研究開発法人産業技術総合研究所、

一般社団法人データ流通推進協議会

スマートシティアーキテクチャ設計と関連実証研究の推進

2020年3月18日


スマートシティの取り組みにおける課題

■課題 – スマートシティ取組の現状 -

・分野、都市毎に個別に実装され、持続的な取り組みになりにくい・分野間でサービスが統合されず、住民の利便性が向上しにくい・構築されたシステム、サービスの再利用ができず、開発コストが高い


Society5.0リファレンスアーキテクチャ（内閣府資料より）

統一されたリファレンスアーキテクチャの必要性■課題の要因

これらの課題はスマートシティの構築が統一された手法・ルール（リファレンスアーキテクチャ）のもと効率的に実施できていないことが大きな要因

ものごとの構造や関係性を表す設計図となるもの。この設計図のスマートシティ版を参照することで・・・

• スマートシティを始めるうえで検討すべき要素、手順の確認が可能⇒重要な構成要素の検討漏れを防ぎ、持

続的なまちづくりを実現するための仕掛けを備えることができる

• 共通的な指針の下で行うため単一の取り組みとなるのを防ぐことが可能

リファレンスアーキテクチャとは


スマートシティリファレンスアーキテクチャ構築の狙い・効果

■狙い・効果 – スマートシティリファレンスアーキテクチャの必要性 -

統一されたスマートシティリファレンスアーキテクチャ構築により、• 都市課題の解決にスマートシティを活用する際に、産官学が共通指針とすべきリ

ファレンスを提供する• 都市内/間のサービス連携や各都市における成果の横展開を容易にする。また、

国内における成功モデルを、同じ課題を抱える世界各国の都市へ展開可能にする• スマートシティの共通実行環境（都市OS）上でのサービス開発に投資を集中で

きるようにし、新たなビジネスモデルの創出を促進する


研究開発の内容• Society5.0リファレンスアーキテクチャに準拠し、戦略、組織、ルールから都市OSの構成

を具体化したスマートシティリファレンスアーキテクチャを構築。• 国内外事例や本プロジェクト実証研究事業内容をもとにリファレンスアーキテクチャの実効

性を確認、検証する。

＜海外アーキテクチャ＞

＜ユースケース＞（国内外）

国内外調査アーキテクチャ・都市OSの検討

偏りない様々な観点でアーキテクチャを検証

・都市間, 分野間,システム間連携

・持続可能なビジネスモデル

実証研究の指揮

・アーキテクチャの評価指標・データ流通の促進

標準化の推進

実証研究の実施

実証研究実施者に対するガバナンス

※連絡会議の設置

各採択事業者

実証計画整合

フィードバック

C市D市

E市A市

B市

戦略･政策ルール組織ビジネス

アセット

機能データデータ連携

セキュリティ･

認証

持続可能なモデルの提示

システム間連携/都市間連携の実現

＜After＞リファレンスアーキテクチャ

＜Before＞これまでのスマートシティ取組実績のもと、アーキテクチャ青写真を設定

・各ユースケースを効率よく実現できるか・他都市, 他システムと連携できるか・持続可能にするために必要な要件は何か

反映反映

＜検討の観点＞


研究開発による成果物

成果物想定読者内容

①アーキテクチャホワイトペーパー

• 日本のスマートシティのあり方に関して検討を行う国や組織

• スマートシティの各種サービスや都市OSを提供しようとする組織

スマートシティ実現に必要な構成要素や実装指針を体系的に整理したリファレンスアーキテクチャ詳細版。全体の構造や要件を理解するために活用

スマートシティを主体的に推進する自治体や組織②アーキテクチャ

活用ガイドブック

上記アーキテクチャに基づき地域課題を解決する具体的な手順で活用方法を解説。普及促進ツール


成果物① アーキテクチャホワイトペーパー

本日(3/18)内閣府ホームページ上に暫定版を公開


成果物② アーキテクチャ活用ガイドブック

3/31に内閣府ホームページ上に公開予定


スマートシティリファレンスアーキテクチャの構造


スマートシティリファレンスアーキテクチャで定義すべきこと

Society5.0リファレンスアーキテクチャ（内閣府資料より）

Society 5.0リファレンスアーキテクチャのスマートシティ版をつくる！

1. スマートシティ戦略・政策スマートシティの理念、目標、KGI、KPI

スマートシティリファレンスアーキテクチャで定義すべきこと

2. スマートシティルールスマートシティ関連法令、ガイドライン、規制緩和、特区活用

3. スマートシティ組織スマートシティ推進主体、サービス提供者、サービス受益者

4. スマートシティビジネススマートシティビジネスモデル、体験デザイン、サービス

5. スマートシティ機能共通サービス、オープンAPI、サービス管理、都市OS間連携

6. スマートシティデータデータ管理、データ仲介

7. スマートシティデータ連携外部システム連携、アセット連携、アセット管理

8. スマートシティアセットセンサー、アクチュエーター、ネットワーク、リアルアセット 9.

スマートシティセキュリティ

認証機能、不正アクセス・サイバー攻撃対策


スマートシティリファレンスアーキテクチャ全体像

lSociety 5.0をベースに導出したアーキテクチャ構造を、利用者中心性および外部との相互運用に焦点を当てた形で、構成要素間の関係性と共に図示

利用者住民、企業、観光客

スマートシティ

戦略


サービス


アセット

都市オペレーティングシステム都市マネジメント

スマートシティルール

外部：他地域（都市MS／都市OS）、他システム、等

相互運用相互運用

セキュリティ運用

データマネジメント

アセットマネジメント

認証

サービスマネジメント

サービス連携

外部データ連携

スマートシティビジネス

ビジネスモデル管理

体験デザイン

参画目標設定

関連法令ルール・ガイドライン

規制緩和・特区活用

(都市OS)

KGI・KPI設定

規定

持続的提供を実現

データ提供

自由な連携を実現

スマートシティ推進組織

プレーヤー管理

役割・機能管理


～スマートシティ戦略～戦略策定のプロセス及びポイント

各地域の課題を踏まえて大目的を制定し、階層構造のある目標に整理した上で具体施策にまで落とし込むことで、統一感のあるスマートシティ戦略を構成

• スマートシティの効果的推進のためには、各地域戦略に基づく、「選択と集中」による中心課題の抽出が重要

課題・背景

目標

施策

大目標

中目標①

小目標③

KGI

KPI

小目標① 小目標②KPIKPI

施策① 施策② 施策③

地域課題や背景の調査・整理

中心課題の抽出

KPI

戦略の構造戦略策定の流れおよびポイント

• その地域のSCの定義/大義名分となるもの• 地域の中心課題を反映

• 必要に応じて追加される、大目標の分解• 大目標と小目標の繋がり・目標全体の一貫性を担保

• ターゲットとなる課題保持者を明確に定義できる、目標の末端層

• ただし施策の決め打ちにならないよう注意

• 定量的かつ計測可能であること

（体験デザイン参照。そのフィードバックによってはスマートシティ戦略も改善すること）

KPIKPI KPI

1

2

3

4

5


都市マネジメントの役割・意義

l都市OSを活用しながら、真のスマートシティとして地域全体の持続的な運営・経営を実現するためには、推進組織・ビジネスの管理で成る都市マネジメントが必須

都市マネジメントがある場合

都市や地域という大規模な集合体における持続的な“経営” と、相互連携や横展開を実現するには、都市マネージメントが必要不可欠

都市マネジメントがない場合

他地域不明瞭な連携窓口

都市OS

意図しない重複開発の発生

・・・

・・・

サービス提供者住民に使われない

多数のサービス

管理・改善されない収支や機能

他地域連携窓口が明確

都市OS

連携して無駄なく開発

MaaSアプリ

データA

・・・

・・・

サービス提供者

住民のニーズに合ったサービス

収支や機能が管理され持続的に経営される地域

データB

健康アプリ

データC

教育アプリ

マネージメント

・組織構築・管理・ビジネスモデル設計・住民の巻き込み etc

￥

￥組織やビジネス形態が整理されておらず横展開が困難

成功事例における組織やビジネス形態が連携・横展開


～スマートシティ推進組織～プレーヤー整理

スマートシティに関わるプレーヤーの整理区分には、包括的な推進及び運営を行う「推進主体」に加えて、受益者、サービサー、アドバイザー、監視・チェック者及び投資家・データ等提供者が考えられる

アドバイザー

監視・チェック者

サービス利用者（受益者）

推進主体

サービス提供者

都市マネジメントの実行都市OSの維持・運用

スマートシティ全体戦略の策定

A

B

C

D E

投資家・データ等提供者FⒹアドバイザー：• スマートシティ推進全体や各サービスごとの方向性について有識者として助言を行う

• サービス利用により受益し、適宜その対価を支払う

•個々のサービスを提供・運営• サービス提供による利益創出や街を実証・実装地として活用したR&Dなどが目的

• スマートシティの包括的推進及び運営•地域経済の底上げ・発展が目的

目的と役割

•提供されるサービスや推進の全体を常時確認し、定期的に指導やフィードバックを提供する

•資金やデータを提供し、場合によっては対価を得る詳細後述


～スマートシティビジネス～ビジネスモデルの考え方ビジネスモデルは、提供されるサービスや構成組織・プレーヤーなど各スマートシティの種類に応じて多様な選択肢があり、参考として3種類のビジネスモデルのイメージを例示

地域協議会主導モデル

自治体主導モデル

民間主導モデル

地域の企業や自治体等により構成される地域協議会が地域のスマートシティを主導するモデル

自治体が中心となって、スマートシティを主導するモデル※複数自治体が連携するモデルも想定される

民間企業が中心となって、地域スマートシティを主導するモデル※自治体単位ではなく、特定エリア・グリーンフィールドタイプのスマートシティ化を推進するモデルとなることが想定される

モデル概要ビジネスモデルのイメージ

国

自治体

地域

企業

サービサー

受益者

地域協議会

都市ＯＳ

都市OS利用権

補助金

サービス

￥￥

￥

￥利用料

￥

利用料

負担金

負担金

国

サービサー

受益者

都市OS

補助金

サービス

￥利用料

￥

￥補助金

都市OS利用権自

治体

国

サービサー

受益者民

間

まちづくり

会社都市OS

サービス

￥利用料

都市OS利用権

￥利用料

補助金￥

￥暮らし提供料

推進主体【モデルの例】


～スマートシティビジネス～体験デザインの目的施策の提供においては、施策設計段階から利用者を巻き込み、彼らの「エンドツーエンド」でのニーズを捉えた「利用者中心」性が重要であり、その方法を示すのが体験デザイン

体験デザインの用途種別

【施策抽出】各小目標の実現のために必要な具体施策群の抽出i. 各小目標の課題保持者目線でのニーズに見合った施策群を抽出し、KPIも設定

ii. 小目標内に閉じない他の関連施策も通した利用体験において、施策群の一貫性を確認

【個別サービス設計】抽出された各施策に必要な要素を設計しサービスとして形成i. 利用者への提供時に必要となる、デジタル要素・非デジタル要素及び利用するデータを、エンドツーエンドでの使い勝手を重視して設計

ii. 共通で必要となるデジタル機能が抽出された場合は、その地域の共通機能として設計し都市OSに装備

2

1

（スマートシティ戦略で規定する目標群より）

「利用者中心」「エンドツーエンド」

を主軸に置いた体験の設計

i

ii

小目標①

施策① 施策② 施策③

サービス① サービス② サービス③

小目標②

・・・

i

ii

iii

②

共通機能B

非デジタル要素

(業務プロセス等)

サービス①デジタル要素(アプリ等)機能A

機能B

iii

※

サービスの詳細

データデータデータ


都市OSの役割・意義

自然を活用したSC

歴史を活用したSC

観光中心のSC

安心・安全に暮らせるまち

大学と連携したSC

• 各地域のITシステムが独立に構築・運用され、データやサービスの連携・流通が困難

• 部品の共通化がされていないため、個々のスマートシティ構築にコストがかかる、成果の横展開が困難

• 都市OSという各都市共通で実装されるシステムの元で、自由なサービスやデータの連携・流通が可能

• 各地域は、システムに労力やコストを割くことなく、地域の資産や特性を生かしたスマートシティ・まちづくりを推進可能

都市OSがない場合

デジタル化した持続可能な地域経営が可能に

都市OS(統一的な地域PF)

都市OSがある場合


都市OSのあるべき姿（都市OSの特徴）の整理

日本都市の発展に向けて、①相互運用（つながる）、②データ流通（ながれる）、③拡張容易（つづけられる）、の仕組みを都市OSの特徴として具備

③拡張性の低さシステムの拡張性が低いため、継続的にサービスを進化させられない

②分野間データ利活用分野毎にデータが独立しているため、分野間を横断したサービスが困難

①サービスの再利用・横展開

個別特化したシステムとなり、他地域への横展開が難しい

日本のスマートシティの実現課題

③拡張容易（つづけられる）都市OSで利用する機能やアーキテクチャの更新にあわせて拡張を容易にする仕組み

②データ流通（ながれる）

地域内外の様々なデータを仲介して連携させる仕組み

①相互運用（つながる）都市内・都市間のサービス連携や、各都市における成果の横展開を可能にする仕組み

都市OSの特徴


都市OSのアーキテクチャ

・都市OSの3特徴を満たしながら、構成する機能ブロックを定義・スマートシティのユースケースに合わせた機能選択・追加を可能に

「つづけられる：拡張容易」を実現スマートシティの発展とともに段階的に都市OSが拡張していく為に最小機能単位での機能実装での稼働や最小機能単位での機能追加を可能に

「つながる：相互運用」を実現API連携, 認証連携の仕組みを規定し、サービス(アプリ等)や他都市OSと「つながる」ことを可能に

都市ＯＳ

サービスＢ

サービスＢ

サービスＡ

〇〇都市ＯＳ

〇

〇データ

「ながれる：データ流通」を実現他都市OS, 他システム, IoTデバイス等から多種多様のデータを取り込み、都市OS上のサービスに活用することを可能に

都市ＯＳ

サ｜ビスＡ

サ｜ビスＢ

都市ＯＳ

サ｜ビスＣ


相互運用、データ流通のためのAPI, データモデルの例示

データマネジメント系API・データアクセス・データ仲介等

■内閣官房情報通信技術（IT）総合戦略室が推進する推奨データセットhttps://cio.go.jp/policy-opendata

■共通語彙基盤やデジタル・ガバメント標準ガイドライン群にあるデータ標準群やコード一覧https://cio.go.jp/guides:::::

認証系API・認証・認可・属性取得等

REST/RESTfulJSON

HTTP/HTTPS

OAuth/OpenIDConnectHTTP/HTTPS

・APIとデータモデルを公開することで望めば連携を可能に・連携には認証とデータを取り扱うAPIが重要

::::

【利用可能なAPI, データモデルの例】

オープンAPIとして公開


まとめ

【今後の課題・取り組み】

l本アーキテクチャを来年度以降の各府省のスマートシティ事業で活用いただき、現場での有用性について検証いただく

lガイドブック（＋ホワイトペーパー）の自治体へのプロモーションを行い、本アーキテクチャに準拠したスマートシティの取り組みを促進する

Society5.0 RAをベースとし、利用者へのサービス提供および外部との連携に焦点を当てた形で、スマートシティリファレンスアーキテクチャを導出

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